import java.util.SplittableRandom;

/**
 * @User: vitobo
 * @Date: 2024-06-27
 * @Description: 测试时间
 */
public class TestSort {
    /**
     * 直接插入排序
     *      时间复杂度:
     *          最坏: 逆序 O(N^2)
     *          最好: 有序 O(N)
     *          当数据量不多,且基本趋于有序的时候,直接插入排序非常快
     *      空间复杂度: O(1)
     *      稳定性: 稳定
     * @param array
     *
     */

    public static void insertSort(int[] array){
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-1;
            for (; j >= 0; j--) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j+1] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

    /**
     *  希尔排序: 缩小增量排序
     *      1.预排序(分组的思想,每组进行插入排序)
     *      2.最后一次进行插入排序
     *
     *  时间复杂度: N^1.3
     *  不稳定的
     * @param array
     * @param gap
     */
    public static void shell(int[] array, int gap){
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-gap;
            for (; j >= 0; j -= gap){
                if(array[j] > tmp){
                    array[j+gap] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }
    public static void shellSort(int[] array){
        int gap = array.length;
        while (gap > 1){
            gap /= 2;
            shell(array, gap);
        }
    }

    /**
     *  选择排序
     *      时间复杂度: O(N^2)
     *      空间复杂度: O(1)
     *      不稳定
     *
     *      1.用i下标遍历数组,mindex下标存储这一次的最小值的下标
     *      2.j从i后一个开始遍历,遇到比mindex小的就更新minindex
     *      3.交换i下标和mindex下标的值
     *
     */
    public static void selectSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int mindex = i;
            for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
                if(array[j] < array[mindex]){
                    // 更新mindex的值
                    mindex = j;
                }
            }
            // 处理两个下标是一样的情况
            if(mindex != i){
                swap(array, mindex, i);
            }
        }
    }

    private static void swap(int[] array, int i, int j){
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }

    /**
     * 选择排序2
     * @param array
     */
    public static void selectSort2(int[] array){
        int left = 0;
        int right = array.length-1;
        while (left < right){
            int minIndex = left;
            int maxIndex = left;
            for (int i = left+1; i <= right; i++) {
                if(array[i] < array[minIndex]){
                    minIndex = i;
                }
                if(array[i] > array[maxIndex]){
                    maxIndex = i;
                }
            }
            // 把最小的交换到前面
            swap(array, minIndex, left);

            // 如果max下标正好是left 说明上次已经把最大值从left位置置换到了minIndex位置
            if(maxIndex == left){
                maxIndex = minIndex;
            }
            // 把最大值交换到后面
            swap(array, maxIndex, right);
            left++;
            right--;
        }
    }


    /**
     * 堆排序
     *      时间复杂度: O(N*logN)
     *      空间复杂度: O(1)
     *      不稳定
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array){
        createBigHeap(array);
        int end = array.length-1;
        while (end > 0){
            swap(array, 0, end);
            shiftDown(array, 0, end);
            end--;
        }
    }

    private static void createBigHeap(int[] array){
        for (int parent = (array.length-1-1)/2; parent >= 0; parent--) {
            shiftDown(array, parent, array.length);
        }
    }

    private static void shiftDown(int[] array, int parent, int len){
        int child = 2*parent+1;
        while (child < len){
            if(child+1 < len && array[child] < array[child+1]) {
                child++;
            }
            if(array[child] > array[parent]){
                swap(array, child, parent);
                parent = child;
                child = 2*parent+1;
            }else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 冒泡排序
     *      时间复杂度: O(N^2)
     *      空间复杂度: O(1)
     *      稳定的
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if(array[j] > array[j+1]){
                    swap(array, j, j+1);
                    flg = true;
                }
            }
            if(flg == false){
                break;
            }
        }
    }
    
    
    private static void insertSort(int[] array, int left, int right){
        for (int i = left+1; i <= right; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-1;
            for (; j >= left; j--) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j+1] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }
    
    // 三数取中
    private static int findMidValOfIndex(int[] array, int start, int end){
        int midIndex = (start+end)/2;
        if(array[start] < array[end]){
            if(array[midIndex] < array[start]){
                return start;
            }else if(array[midIndex] > array[end]){
                return end;
            }else {
                return midIndex;
            }
        }else {
            if(array[midIndex] > array[midIndex]){
                return start;
            }else if(array[midIndex] < array[end]){
                return end;
            }else {
                return midIndex;
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序: 分治思想
     *      时间复杂度: O(N*logN)
     *      空间复杂度: O(logN)
     *      不稳定
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array, 0, array.length-1);
    }

    private static void quick(int[] array, int start, int end){
        if(start >= end){
            return;
        }
        
        // 快速排序的优化
        // 对start 和 end区间范围内 使用插入排序
        if(end-start+1 <= 8){
            insertSort(array, start, end);
            return;
        }
        
        // 在执行partition找基准之前, 尽量能去解决 划分不均匀的问题
        int index = findMidValOfIndex(array, start, end);
        swap(array, start, index);
        
        // int pivot = partitionHoare(array, start, end);
        //int pivot = partition2(array, start, end);
        int pivot = partition3(array, start, end);

        quick(array, start, pivot-1);
        quick(array, pivot+1, end);
    }

    // 找基准 Hoare版本
    private static int partitionHoare(int[] array, int left, int right){
        int i = left;
        int pivot = array[left];
        while (left < right){
            while (left < right && array[right] >= pivot){
                right--;
            }
            while (left < right && array[left] <= pivot){
                left++;
            }
            swap(array, left, right);
        }
        swap(array, left, i);
        return left;
    }

    // 找基准 挖坑法
    private static int partition2(int[] array, int left, int right){
        int pivot = array[left];
        while (left < right){
            while (left < right && array[right] >= pivot){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while (left < right && array[left] <= pivot){
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = pivot;
        return left;
    }

    // 找基准 双指针法
    private static int partition3(int[] array, int left, int right){
        int prev = left;
        int cur = left+1;
        while (cur <= right){
            if(array[cur] < array[left] && array[++prev] != array[cur]){
                swap(array, cur, prev);
            }
            cur++;
        }
        swap(array, prev, left);
        return prev;
    }


    /**
     * 归并排序
     *      时间复杂度: O(N*logN)
     *      空间复杂度: O(N)
     *      稳定的
     * @param array
     */
    public static void mergeSort(int[] array){
        mergeSortChild(array, 0, array.length-1);
    }
    
    private static void mergeSortChild(int[] array, int left, int right){
        if(left == right){
            return;
        }
        
        int mid = (left + right)/2;
        mergeSortChild(array, left, mid);
        mergeSortChild(array, mid+1, right);
        merge(array, left, mid, right);
    }
    
    private static void merge(int[] array, int left, int mid, int right){
        int s1 = left;
        int e1 = mid;
        int s2 = mid+1;
        int e2 = right;
        
        // 合并两个有序数组
        int[] tmpArr = new int[right-left+1];
        int k = 0;  // 表示数组下标
        while (s1 <= e1 && s2 <= e2){
            if(array[s1] <= array[s2]){
                tmpArr[k++] = array[s1++];
            }else {
                tmpArr[k++] = array[s2++];
            }
        }
        while (s1 <= e1){
            tmpArr[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= e2){
            tmpArr[k++] = array[s2++];
        }

        //tmpArr当中 的数据 是right  left 之间有序的数据
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            array[i+left] = tmpArr[i];
        }
    }

    /**
     * 非递归的归并排序
     * @param array
     */
    public static void mergeSort2(int[] array) {
        int gap = 1;
        while (gap < array.length) {
            for (int i = 0; i < array.length; i += gap*2) {
                int left = i;
                int mid = left + gap -1;
                int right = mid+gap;
                if(mid >= array.length) {
                    mid = array.length-1;
                }
                if(right >= array.length) {
                    right = array.length-1;
                }
                merge(array,left,mid,right);
            }
            gap *= 2;
        }
    }


    /**
     * 计数排序: 范围小且集中的数据
     *      时间复杂度: O(N+范围)  范围越小, 时间复杂度越小
     *      空间复杂度: O(范围)
     * @param array
     */
    public static void countSort(int[] array){
        //1.遍历数组, 找到最小值和最大值 确定计数数组的大小
        int minVal = array[0];
        int maxVal = array[0];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if(array[i] > maxVal){
                maxVal = array[i];
            }
            if(array[i] < minVal){
                minVal = array[i];
            }
        }

        //2.确定计数数组的长度
        int len = maxVal - minVal +1;
        int[] countArr = new int[len];

        // 3.开始遍历 当前数组, 统计每个数字出现的次数
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int val = array[i];
            countArr[val-minVal]++;
        }
        int index = 0;

        // 4. 遍历计数数组, 看每个下标的值是几,
        for (int i = 0; i < countArr.length; i++) {
            while (countArr[i] > 0){
                array[index] = i + minVal;
                index++;
                countArr[i]--;
            }
        }
    }

}
